THE POSSIBLE CLINICAL RELEVANCE OF MOUSE PLACENTAL RESEARCH

Abstract
Understanding the genetic basis of placental function and development is of great clinical importance. This is because, although human placentopathies are thought to be responsible for many of the most common pregnancy complications such as pre-eclampsia and unexplained miscarriage, their genetic basis is still unknown. One reason for this could be that these diseases have been studied almost exclusively in humans which, due to the inherent ethical and practical limitations associated with research on human material, by and large, only allow associations between defective gene function and placental pathology. A better approach could be to study these diseases in both humans and mice because mouse placental research allows the establishment of precise cause and effect relationships between defective genetics and placental pathology. However, although a lot is known about the genetics of the mouse placenta, this has yet to be translated into any major clinical benefits. One way that this could be improved is by knowing which mouse placental regions and cell types have analogues in humans so that extrapolations from mice to humans can be made. Here, based on my work and that of others, I summarize such extrapolations and a prediction is made as to the phenotype of mouse preeclamptic placenta.

Artículo completo
Introducción
La placenta es un órgano que existe durante el embarazo y que es diferente de la mayoría de los órganos derivados del huevo fertilizado o cigota. En primer lugar, pese a que el cigoto genera células tanto para la placenta como para el feto, la primera no forma parte del feto ni del neonato. En efecto, la placenta constituye un ejemplo de los así llamados órganos extraembrionarios, que son desechados tan pronto se produce el alumbramiento. En segundo término, las células placentarias derivadas del cigoto establecen estrechas asociaciones anatómicas con las células maternas, creando las así llamadas interfaces materno-fetales. Como resultado de ello, la placenta puede ser considerada como un órgano que contiene células genéticamente diferentes derivadas de dos individuos: la madre y el cigoto.¹
Las interfaces materno-fetales de la placenta permiten a este órgano llevar a cabo su función principal, esto es, mediar las interacciones entre la madre y el feto, así como aquellas necesarias para el crecimiento fetal, la viabilidad fetal y el bienestar materno. Ejemplos de tales interacciones incluyen la captación de oxígeno y nutrientes por parte de las células placentarias derivadas del cigoto desde la sangre materna. Desgraciadamente, las bases genéticas de la formación y función de las interfaces materno-fetales de la placenta humana se encuentran aún mal definidas, pese a que estas interfaces son defectuosas en las patologías placentarias asociadas con la mayoría de las complicaciones gestacionales más frecuentes, como los abortos sin causa aparente, el retardo de crecimiento fetal y la preeclampsia.
Este manuscrito resume mi trabajo reciente respecto de las extrapolaciones propuestas –desde el ratón al ser humano– de las regiones placentarias y los tipos celulares,¹ y su aplicación a una patología placentaria del ratón generada por mí, produciendo un defecto genético definido que podría ser relevante para la preeclampsia humana.² Es necesario enfatizar que el estadio del desarrollo placentario aquí involucrado es cuando la placenta se considera "placenta definitiva". Este estadio placentario transcurre desde el momento en que los rudimentos de los órganos del futuro individuo o neonato son formados (ahora definido como "feto") y el subsiguiente desarrollo, que involucra principalmente el crecimiento (desde el final del primer trimestre en humanos y desde aproximadamente la mitad de la gestación en los ratones; el período gestacional de estos animales es de 19 a 21 días). En estadios más tempranos, la placenta se define como "preplacenta", la cual no es el objeto de este estudio. Este es el período durante el cual el futuro individuo o neonato (ahora conocido como "embrión") está sufriendo el importante proceso de transformación desde cigoto a feto. La distinción entre "placenta definitiva" y "preplacenta" es necesaria debido a que: a) las funciones placentarias son diferentes de muchos modos durante estas dos fases del desarrollo placentario y, b) ello evita malos entendidos respecto de las interpretaciones del significado funcional de los descubrimientos experimentales.^1,3
Morfología macroscópica de la placenta humana y del ratón
La placenta definitiva de humanos y ratones semeja un disco que, en uno de sus lados (el lado materno), se encuentra íntimamente adosada al endometrio materno transformado en decidua (decidua basal) y que, del otro lado (el lado plano fetal), se encuentra unida al cordón umbilical, que a su vez se conecta con el feto. Así, en ambas especies, la placenta es de tipo discoide.¹ Al efectuarse cortes perpendiculares de la superficie plana (fetal) de la placenta pueden observarse tres zonas principales, cada una de las cuales posee diferentes tipos de interfaces materno-fetales. Estas son la placenta fetal humana/laberinto del ratón, la placa basal humana/zona de unión en el ratón y el lecho placentario humano/decidua basal del ratón (figura 1).

Figura 1. Diagrama que representa en forma simplificada las principales regiones y tipos celulares de la placenta definitiva del humano y el ratón. El área verde representa el lecho placentario en humanos y la decidua basal en el ratón (dp). La región celeste muestra la placa basal humana (bp) y la zona de unión murina (jz). La zona azul brillante en el ratón representa la zona de células gigantes trofoblásticas (tgcz). No está claro aún si existen células análogas a las células gigantes trofoblásticas en los seres humanos.¹ Las áreas amarillas muestran el trofoblasto de la placenta fetal humana (fp) y el trofoblasto del laberinto murino (l). Los espacios blancos representan la sangre materna y los espacios rojos la sangre fetal. Las flechas dentro de estos espacios muestran la dirección de la circulación sanguínea. Para más información acerca de las diversas estructuras placentarias aquí presentadas, el lector debería consultar el reciente trabajo publicado por Georgiades y col.¹ Avb, rama de vellosidades de anclaje; avm, vasculatura alantoidea y mesénquima; bp, placa basal; bpet, trofoblasto endovascular de la placa basal; bpit, trofoblasto intersticial de la placa basal; bpvc, canal venoso de la placa basal; cc, columna de células citotrofoblásticas; cma, arteria central materna; cp, placa coriónica; cpp, proyección de la placa coriónica; db, decidua basalis; fp, placenta fetal; igc, células trofoblásticas glucogénicas invasoras; ivs, espacio intervelloso; jz, zona de unión; jzgc, células trofoblásticas glucogénicas de la zona de unión; jzst, espongiotrofoblastos de la zona de unión; jzvc, canal venoso de la zona de unión; l, laberinto; m, miometrio; mbs, espacios sanguíneos maternos; msa, arterias espiraladas maternas; mv, venas maternas; pbit, citotrofoblasto extravelloso invasivo intersticial del lecho placentario; tgc, célula gigante trofoblástica; tgcz, zona de células gigantes trofoblásticas; tv, vellosidad terminal; uc, cordón umbilical; vt, árbol velloso; zi, zona íntima.

Las interfaces materno-fetales de la placenta fetal humana y el laberinto del ratón
La placenta fetal humana y el laberinto del ratón (figura 1) son propuestos como análogos debido a que, en ambas especies, son las regiones donde circulan la sangre fetal y la sangre materna en estrecha asociación una con otra para permitir el intercambio fisiológico de sustancias entre ellas –necesarias para el crecimiento y viabilidad fetales– como el oxígeno, los nutrientes y los productos de desecho metabólico. Este intercambio es mediado por interacciones entre las células situadas entre las dos circulaciones. Estas células derivan del cigoto y son: a) el trofoblasto laberintino en el ratón y el trofoblasto velloso en los humanos; ellas delinean la luz de los espacios dentro de los cuales circula la sangre materna (espacio intervelloso humano y espacio sanguíneo materno en el ratón), b) las células endoteliales fetales que se encuentran situadas entre los trofoblastos laberintino y velloso y la sangre fetal circulante; ellos delinean la luz de los vasos sanguíneos fetales dentro de los cuales circula la sangre fetal. Estas analogías son también respaldadas por patrones de expresión génica similares en estos variados tipos celulares. Dado que ambas especies poseen trofoblasto directamente en contacto con la sangre materna, sus placentas son consideradas como del tipo hemocorial (corion es otro nombre para el trofoblasto). Además, dado que ambas especies poseen trofoblasto y vasculatura fetal situados entre las dos circulaciones sanguíneas, sus placentas pertenecen al tipo corioalantoideo (la vasculatura fetal deriva –en ambas especies– de un tejido extraembrionario transitorio, el alantoides). Pese a que la forma de las proyecciones trofoblásticas en los espacios sanguíneos maternos y el espacio intervelloso tienen aspecto de laberinto en los cortes de ratón (de allí nombre de laberinto) y de árbol en los humanos (árboles vellosos), recientes estudios tridimensionales del laberinto del ratón indican que estas proyecciones también tienen aspecto arboriforme, lo cual sugiere que podría no existir una distinción entre árbol laberintino y árbol velloso.^1,4
Las interfases materno-fetales de la placa basal humana y la zona de unión en el ratón
La placa basal humana y la zona de unión murina pueden ser consideradas como regiones análogas porque en ambas especies: a) ellas bordean directamente el lado materno de la placenta fetal/laberinto; b) contienen canales sanguíneos maternos, pero no sangre fetal, que se continúan con las arterias y venas maternas de la decidua basal materna por medio de los cuales la sangre materna entra y abandona la placenta/laberinto fetal; c) estos canales sanguíneos maternos que se encuentran delineados por el trofoblasto derivado del cigoto representan la mayor interfaz materno-fetal de esta zona, la cual provee los medios para la liberación de las hormonas derivadas del trofoblasto hacia la circulación materna, influyendo así sobre la fisiología materna durante el embarazo.
Existen al menos dos diferentes poblaciones de células trofoblásticas en la zona de la placa basal/zona de unión, sobre la base de su localización, morfología y expresión génica. En los ratones existen las células del espongiotrofoblasto y del glucógenotrofoblasto; las últimas semejan racimos de células aisladas que desaparecen progresivamente de esta zona a medida que invaden la decidua materna. Del mismo modo, en humanos, los citotrofoblastos intersticiales extravellosos de las columnas de células citotrofoblásticas de la placa basal podrían ser análogos a las células trofoblásticas con glucógeno porque aparecen primero como racimos de células dentro de esta zona, que se vacía progresivamente a medida que las células la abandonan para invadir la decidua basal. Del mismo modo, los citotrofoblastos intersticiales extravellosos que permanecen en la placa basal podrían ser análogos a las células del espongioblasto del ratón.¹
Las interfaces materno-fetales del lecho placentario humano y la decidua basal murina
El lecho placentario humano y –como se propone– la decidua basal murina poseen arterias maternas (conocidas como arterias espiraladas en los humanos y arterias maternas centrales en el ratón), así como venas, y ambas se continúan con los canales arteriales y venosos de la placa basal humana y la zona de unión murina. En ambas especies, el lecho placentario humano/decidua basal murina se ven invadidos por trofoblastos derivados del cigoto. Así, las interfaces materno-fetales de esta región involucran interacciones entre los trofoblastos invasores derivados de la cigota y las variados tipos celulares maternos tales como la vasculatura arterial materna.
En los humanos, estos trofoblastos invasores derivados del cigoto son los citotrofoblastos intersticiales y endovasculares invasivos extravellosos. Los primeros invaden a través de las células del estroma materno y tienden a agruparse alrededor de los vasos sanguíneos maternos de esta zona, mientras que los últimos invaden a través de la luz de las arterias espiraladas maternas. Durante esta invasión tienen lugar cambios fisiológicos importantes en las paredes de las arterias espiraladas: su cubierta muscular es destruida y es reemplazada por material eosinofílico acelular (algunas veces descrito como fibrinoide) y el endotelio materno que recubre estas luces es reemplazado por trofoblasto endovascular derivado del cigoto. Este cambio fisiológico transforma las arterias en vasos distendidos incapaces de responder a las influencias vasomotoras de la madre, de lo cual resulta el aumento imperturbable del flujo sanguíneo hacia la placenta fetal. Se piensa que esto es crucial para la viabilidad y el crecimiento fetales, así como para el bienestar materno, dado que su ausencia se asocia a enfermedades como la preeclampsia. Durante el desarrollo normal, esta transformación arterial tiene lugar tanto a nivel de la decidua como del miometrio interno. En la preeclampsia, sin embargo, este cambio a nivel del miometrio interno tiene lugar de modo reducido o está ausente.^1,5,6
En los ratones también tiene lugar esta transformación arterial (en la arteria materna central) y se asocia con la invasión intersticial de la decidua basal por parte de las células glucogénicas del trofoblasto, lo cual podría ser análogo a las células extravellosas invasoras intersticiales (figura 2). Aparentemente no existen análogos murinos a los citotrofoblastos endovasculares invasores extravellosos humanos, dado que las arterias maternas centrales murinas de la decidua basal se continúan con el endotelio materno a lo largo de la gestación.¹

Figura 2. El cambio fisiológico de la arteria materna central en la decidua basalis durante la gestación avanzada (día 18.5 del desarrollo embrionario) se asocia con acumulación perivascular de células trofoblásticas glucogénicas invasoras. A: Diagrama de un corte a través de la placenta definitiva del ratón (mostrado también en la figura 1), que describe la región (incluida en el rectángulo) señalada en las secciones B y C. B y C: Secciones adyacentes de la decidua basal de la placenta definitiva del ratón en el día embriónico E18.5, en la región de la arteria materna central (cma). B muestra la localización perivascular de las células invasoras del trofoblasto glucogénico (igc), luego de efectuar inmunocitoquímica con un anticuerpo específico para la proteína p57Kip2, que marca estas células en dicha región.¹ C muestra la misma zona ilustrada en B (sección adyacente), pero teñida con hematoxilina-eosina (H&E) para poner en evidencia los detalles morfológicos y para demostrar los cambios fisiológicos en la arteria materna central: el reemplazo de la pared muscular arterial con material eosinofílico acelular (aem).

Patología placentaria de la preeclampsia humana y predicción de una placentopatía análoga murina
La preeclampsia humana es la patología gestacional más común, que se hace aparente luego del final del primer trimestre. Es una enfermedad compleja, asociada con muchos síntomas e incluye anomalías de crecimiento fetal, hipertensión materna y excreción urinaria de proteínas por parte de la madre. El único tratamiento efectivo es la inducción pretérmino del embarazo, la cual por sí sola expone al feto a complicaciones inherentes en el corto o largo plazo. Este hecho llevó también a la noción –ya aceptada– de que una placenta defectuosa es un componente necesario de esta enfermedad debido a que los síntomas maternos desaparecen luego del parto y, por ende, tras la remoción de la placenta. Si persiste sin tratamiento, la preeclampsia puede llevar a la muerte fetal, a muerte o daño cerebral maternos o ambos. Pese a ello, las bases genéticas de esta enfermedad aún no han sido determinadas. Además, pueden existir diferentes tipos de preeclampsia dependientes del momento de inicio de los síntomas maternos y la susceptibilidad de la madre. El tipo "clásico" de preeclampsia –y el eje de este manuscrito– se caracteriza por la aparición de los síntomas maternos antes del final del tercer trimestre y por su asociación con retardo de crecimiento fetal.^5-7
Además de las bases genéticas desconocidas de la preeclampsia, existe controversia acerca de si los tipos de células placentarias, cuando son anormales, son la causa primaria de esta enfermedad. Cualquier tipo de célula candidata debería ser capaz de explicar el presunto defecto primario de la preeclampsia: la transformación superficial de las paredes de las arterias espiraladas maternas, que se restringe especialmente a la decidua, pero no al miometrio interno. Específicamente, se ha aceptado por mucho tiempo en la literatura que el trofoblasto invasivo endovascular extravelloso (véase más arriba) podría mediar este fenómeno, debido a que en la preeclampsia el cambio arterial fisiológico superficial se asocia con invasión trofoblástica endovascular extravellosa superficial.^5,6,8
Sin embargo, otra interpretación es que el tipo de trofoblasto humano responsable de este hecho es el trofoblasto invasivo intersticial extravelloso y que la presencia de este último dentro de las paredes arteriales espiraladas transformadas es parte del cambio fisiológico más que su causa. Esto es apoyado por los siguientes hallazgos: a) la iniciación del reemplazo de la musculatura arterial con material acelular durante el desarrollo normal –el evento principal de este cambio fisiológico– tiene lugar sólo en presencia del trofoblasto invasor intersticial perivascular, pero antes de la presencia del trofoblasto endovascular extravelloso; b) la invasión superficial o retardada del trofoblasto intersticial se asocia con placentas preeclámpticas; c) durante el desarrollo normal en los ratones, esta transformación arterial tiene lugar aunque aparentemente carecen de trofoblasto endovascular invasivo extravelloso análogo; sin embargo, estos animales poseen el análogo propuesto del trofoblasto intersticial invasivo extravelloso, esto es, las células glucogénicas del trofoblasto que invade la decidua basal del ratón (véase arriba); d) en los ratones, la alteración de la invasión de las células glucogénicas trofoblásticas de la decidua basal se asocia con ausencia de esta transformación arterial.^1,2,9-11
Los mayores defectos de la patología placentaria preeclámptica son los cambios fisiológicos arteriales maternos reducidos o superficiales en el lecho placentario, la invasión retardada o superficial del trofoblasto intersticial invasivo extravelloso del lecho placentario, la persistencia de columnas celulares citotrofoblásticas dentro de la placa basal durante la gestación tardía, las vellosidades terminales de forma irregular de la placenta fetal, los espesamientos focales del endotelio y la lámina basal trofoblástica de la placenta humana, el aumento del trofoblasto velloso en la placenta fetal y la pequeña vascularización constreñida de los capilares fetales o la vascularización reducida de las vellosidades de la placenta fetal.^5,6,10-13
Por extrapolación al ratón, la patología placentaria murina preeclámptica podría presentar cambios fisiológicos arteriales superficiales o reducidos en la decidua basal, invasión superficial o retrasada en el trofoblasto invasor, glucógeno en la decidua basal, persistencia de trofoblasto con glucógeno dentro de la zona de unión durante la gestación tardía, proyecciones coriónicas con forma irregular en el laberinto, espesamientos focales del endotelio y la lámina basal trofoblástica del laberinto, aumento del trofoblasto laberintino y capilares fetales pequeños constreñidos o vascularización reducida del laberinto en la vasculatura fetal.
Resulta curioso que todas estas anomalías hayan sido detectadas en la placenta de fetos de ratones mutantes que yo he generado recientemente. Ellos fueron creados por la expresión anómala de un tipo especial de genes localizados en el cromosoma 12 murino, conocido como genes estampados (imprinted).² Pese a que estos mutantes murinos mueren durante la última fase de la gestación, no se ha determinado si las madres que los gestan desarrollan preeclampsia. La importancia de los genes estampados en la preeclampsia grave se ve reforzada por los recientes hallazgos acerca de que los ratones hembra que gestan fetos específicamente generados para carecer del gen estampado funcional conocido como p57kip2, muestran síntomas de tipo preeclámptico como alta presión sanguínea y proteinuria. Sin embargo, aún resta realizar un examen placentario detallado de estos ratones así nacidos.¹⁴ De este modo, la investigación de la placenta murina podría ayudar a dilucidar las bases genéticas de la preeclampsia humana.
Conclusión
Aun cuando las regiones y los tipos celulares de las placentas definitivas del ratón y los seres humanos tienen diferentes nombres, este manuscrito presenta un resumen de las analogías funcionales propuestas entre ellos. La existencia de tales analogías a nivel genético se ve reforzada por las similitudes previamente informadas en cuanto a la expresión génica.¹ Así, la combinación de los estudios descriptivos en humanos con los análisis genéticos y funcionales en ratones, seguido de extrapolaciones desde los ratones hasta los humanos, podría contribuir a la comprensión de las bases genéticas de patologías placentarias como las responsables de la preeclampsia.
El autor no manifiesta conflictos.

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